Nomenclatura enantiomerilor, caracteristici, proprietăți și exemple

enantiomeri sunt acele perechi de compuși organici (și anorganici) care constau din două imagini în oglindă care nu se pot suprapune una peste cealaltă. Când se întâmplă contrariul - de exemplu, în cazul unei mingi, al unui club de golf sau al unei furci - se spune că acestea sunt obiecte achirale.

Termenul chiralitate a fost inventat de William Thomson (Lord Kelvin), care a definit că un obiect este chiral dacă nu se poate suprapune cu imaginea sa oglindă. De exemplu, mâinile sunt elemente chirale, deoarece reflecția mâinii stângi, deși se transformă, nu va coincide niciodată cu originalul.

O modalitate de a demonstra cele de mai sus este prin plasarea mâinii drepte pe stânga, constatând că singurele degete care se suprapun sunt cele de mijloc. De fapt, cuvântul chiral derivă din cuvântul grecesc cheir, ceea ce înseamnă "mână".

Pentru cazul furculiței imaginii superioare, dacă reflexia ei urma să se întoarcă, se potrivea perfect sub original, ceea ce se traduce ca un obiect achiral.

index

• 1 carbon asimetric
• 2 Nomenclatură
  • 2.1 Reguli de secvențe sau priorități
• 3 Caracteristicile enantiomerilor
• 4 Proprietăți
• 5 Exemple
  • 5.1 Thalidomidă
  • 5.2 Salbutamol și limonen
• 6 Referințe

Carbon asimetric

Ce formă geometrică trebuie să fie un set de atomi considerat a fi chiral? Răspunsul este tetraedric; adică pentru un compus organic atomul de carbon trebuie să aibă un aranjament tetraedric în jurul acestuia. Cu toate acestea, deși acest lucru se aplică majorității compușilor, acest lucru nu este întotdeauna cazul.

Deci, acest compus ipotetic CW₄ să fie chirali, toți substituenții trebuie să fie diferiți. Dacă nu ar fi în acest fel, reflexia tetraedrului s-ar putea suprapune după unele rotații.

Astfel, compusul C (ABCD) este chiral. Când se întâmplă acest lucru, atomul de carbon legat la patru substituenți diferiți este denumit carbon carbon asimetric (sau carbon stereogenic). Când acest carbon "arata" la oglinda, reflecția sa și aceasta formează perechea enantiomerică.

În imaginea superioară sunt ilustrate trei perechi enantiomerice de compus C (ABCD). Considerând doar prima pereche, reflecția nu este suprapusă, deoarece atunci când se întoarce numai literele A și D coincid, dar nu C și B.

Ce legătură au celelalte perechi de enantiomeri între ele? Compusul și imaginea acestuia din prima pereche enantiomerică sunt diastereomeri ai celorlalte perechi.

Cu alte cuvinte, diastereomerii sunt stereoizomeri ai aceluiași compus, dar fără a fi produsul propriilor lor reflexii; adică nu sunt imaginea sa oglindă.

O modalitate practică de a asimila acest concept este prin utilizarea modelelor, unele dintre ele la fel de simple ca cele armate cu o minge anime, niște bastoane și câteva mase plastiline pentru a reprezenta atomii sau grupurile.

nomenclatură

Schimbarea locului cu două litere produce un alt enantiomer, dar dacă se mișcă trei litere, operația revine la compusul original cu o orientare spațială diferită.

În acest mod, schimbarea a două litere dă naștere la doi noi enantiomeri și, în același timp, la doi noi diastereomeri ai perechii inițiale.

Cu toate acestea, cum se diferențiază acești enantiomeri unul de altul? Aici apare configurația absolută R-S.

Cercetatorii care au implementat-o ​​au fost Cahn, Sir Christopher Ingold si Vladimir Prelog. Din acest motiv este cunoscut ca sistemul de notare (R-S) al lui Cahn-Ingold-Prelog.

Reguli ale secvențelor sau ale priorităților

Cum se aplică această configurație absolută? Mai întâi, termenul "configurație absolută" se referă la aranjamentul spațial exact al substituenților pe carbonul asimetric. Astfel, fiecare aranjament spațial are configurația R sau S proprie.

Imaginea superioară ilustrează două configurații absolute pentru o pereche de enantiomeri. Pentru a desemna unul dintre cele două drept R sau S, trebuie respectate regulile secvențelor sau priorităților:

1- Substituentul cu cel mai mare număr atomic este cel cu cea mai mare prioritate.

2 - molecula este orientată astfel încât atomul sau grupul de puncte de prioritate din spatele avionului.

3 Desenați săgețile legăturilor și desenați un cerc în direcția descendentă a priorității. Dacă această direcție este aceeași în sensul acelor de ceasornic, configurația este R; dacă este în sens contrar acelor de ceasornic, atunci configurația este S.

În cazul imaginii, sfera roșie marcată cu numărul 1 corespunde substituentului cu cea mai mare prioritate și așa mai departe.

Sfera albă, cea a numărului 4, aproape întotdeauna corespunde atomului de hidrogen. Cu alte cuvinte: hidrogenul este substituentul cu prioritate inferioară și numără ultimul.

Exemplu de configurație absolută

În compoziția imaginii superioare (aminoacid l-serină), carbonul asimetric are următorii substituenți: CH₂OH, H, COOH și NH₂.

Aplicând regulile de mai sus pentru acest compus, substituentul cu cea mai mare prioritate este NH₂, urmată de COOH și, în final, CH₂OH. Cel de-al patrulea substituent este înțeles ca fiind H.

Grupul COOH are prioritate față de CH₂OH, deoarece carbonul formează trei legături cu atomi de oxigen (O, O, O), în timp ce ceilalți formează numai unul cu OH (H, H, O).

Caracteristicile enantiomerilor

Enantiomerii nu au elemente de simetrie. Aceste elemente pot fi fie planul, fie centrul simetriei.

Atunci când acestea sunt prezente în structura moleculară, este foarte probabil că compusul este achiral și, prin urmare, nu poate forma enantiomeri.

proprietăţi

O pereche de enantiomeri prezintă aceleași proprietăți fizice, cum ar fi punctul de fierbere, punctul de topire sau presiunea de vapori.

Cu toate acestea, o proprietate care le diferențiază este capacitatea de a roti lumina polarizată sau care este aceeași: fiecare enantiomer prezintă propriile sale activități optice.

Enantiomerii care se rotesc lumina polarizată în direcția acelor de ceasornic setare câștig (+), în timp ce aceia care se rotesc în sens antiorar pentru a dobândi (-) configurația.

Aceste rotații sunt independente de aranjamentul spațial al substituenților pe carbonul asimetric. În consecință, un compus cu configurația R sau S poate fi (+) și (-).

În plus, în cazul în care concentrațiile de ambii enantiomeri (+) și (-) sunt egale, lumina polarizată nu se abate de la traiectoria sa și amestecul este optic inactiv. Când se întâmplă acest lucru, amestecul se numește amestec racemic.

La rândul lor, aranjamentele spațiale reglează reactivitatea acestor compuși față de substraturile stereospecifice. Un exemplu în acest sens este cazul stereospecificitatea enzime, care pot acționa numai în anumite enantiomer, dar nu și imaginea sa în oglindă.

Exemple

Din numeroși enantiomeri posibili, avem ca exemple următorii trei compuși:

talidomida

Care dintre cele două molecule are configurația S? Cel din stânga. Ordinea de prioritate este după cum urmează: mai întâi atomul de azot, al doilea grup carbonil (C = 0) și al treilea grupul metilen (-CH₂-).

Când treceți prin grupuri, utilizați direcția acelor de ceasornic (R); cu toate acestea, ca și evidențierea planului de hidrogen, configurația văzută din unghiul din spate corespunde efectiv S, în timp ce în cazul moleculei dreapta, hidrogenul (cea mai mică prioritate) punctele dată înapoi din avion.

Salbutamolul și limonenul

Care dintre cele două molecule este enantiomerul R: cel de mai sus sau cel de mai jos? În ambele molecule carbonul asimetric este legat de grupul OH.

Stabilirea ordinii de priorități pentru molecula de mai jos dă următoarele: în primul rând OH, al doilea inel aromatic și al treilea grup CH₂-NH-C (CH₃)₃.

Trecând prin grupuri, un cerc este tras în sensul acelor de ceasornic; prin urmare, este enantiomerul R. Astfel, molecula de mai jos este enantiomerul R, iar cel de sus este S.

În cazul compusului (R) - (+) - limonen și (S) - (-) - limonen, diferențele sunt surse și mirosurile lor. Enantiomerul R este caracterizat prin faptul că are un miros de portocale, în timp ce enantiomerul S are un miros de lămâi.

referințe

1. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Chimie organică (Ediția a zecea, p. 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Chimie organică în stereochimie. (Ediția a șasea, p. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1 august 2010). Reflecția oglinzii furcii. [Figura]: Adus la 17 aprilie 2018 de la: flickr.com
4. G. P. Moss. Terminologia de bază streochimice (IUPAC 1996) Recomandări Chimie Pură și Aplicată, Volume 68, Issue 12, pagini 2193-2222, ISSN (Online) 1365 - 3075, ISSN (Print) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Molecule din Arhiva Săptămânii. (1 septembrie 2014). Thalidomide. Adus pe 17 aprilie 2018, de la: acs.org
6. Jordi picart. (29 iulie 2011). Alocarea configurațiilor R și S într-un centru chiral. [Figura]. Adus pe 17 aprilie 2018 de la: commons.wikimedia.org